Явление переноса в газах. Средняя длина свободного пробега молекул. Внутреннее трение. Теплопроводность. Диффузия. Понятие о вакууме

Работа добавлена: 2018-07-06






7. Явление переноса в газах. Средняя длина свободного пробега молекул. Внутреннее трение. Теплопроводность. Диффузия. Понятие о вакууме.

При равновесном состоянии газа давление и тем-ра его во всем рассматриваемом объеме одинаковы. В соответствии с этим, равновесное состояние хар-ся равномерным распределением молекул по объему. При всяком нарушении равновесного распределения мол-к, вызываемом внешними факторами, газ через некоторое время вследствие теп.движения мол-л и переноса их из одного места в другое восстанавливает свое первоначальное состояние. При этом мол-лы испыт-ют многочисленное столкновения с другими мол-ами, меняя величину и направление скорости. В рез-те происходит непрерывное перемешивание мол-л и постепенное выравнивание параметров, хар-щих состояние газа в различных частях рассматриваемого объема. Перенос мол-л из одних частей газового объема в другие обусловливает такие процессы, как диффузию, внутр.трение и теплопроводность.

Расстояние, которое молекула проходит между двумя последовательными столкновениями наз-сядлиной св.пробега.  (<l>)

Если рассматривается ид.газ, то рассм.только притяжение. , где  – время соударения,  - средняя скорость записана через хар-ки одной молекулы;   можно выразить через геометрические размеры частиц.

В МКТ учитываются размеры молекул.

Объем в форме цилиндра. В основании радиус = диаметр мол-лы.

, где  - относительная скорость движения одной мол-лы относительно другой;  - средняя скорость хаотического дв-я.

Тогда условие столкновения: 1 =N=nV=nП

 ,- эффективное сечение мол-лы.

1.Диффузия-этоявления проникновения среди частиц в-ва одного какого-либо вида, происходящее вследствие теплового движения, мол-л, в направлении уменьшения концентрации мол-л.

В диффузии поток числа частиц определяется:   , где Д – коэф.диффузии,n - концентрация; «-» означает, что частицы переносятся из области более высокой концентрации в область с более низкой; - число частиц, проходящих через единичную площадку за времяt в направлении нормали.

Выделим в газе площадку S, слева и справа нах-ся газ, концентрация кот-го меняется вдоль оси х.

Выделим вправо  и влево . Слева направо проходит число частиц . справа налево . так как концентрация справа больше.

У каждой частицы 3 направления:

-берем концентрацию в точке , -берем точку  ,

(=)    ,t=,  (   ,gradn = -   , Д=, Д

Явл-е диффузии,  возникает тогда, когда в газе сущ-т разность(градиент) концентрации какого-нибудь компонента. Процесс диффузии в этом случае приводит к исчезновению градиента и превращает неоднородную газовую смесь в однородную.

2.Теплопроводность газов.

Если газ неравномерно нагрет, то набл-ся выравнивание тем-р, более нагретая часть охлаждается, тогда как более холодное нагревается. Явл-е возникновения потока тепла в любом в-ве наз-ся теплопроводностью.

Явление теплопроводности в термодинамике: поток числа частиц: , гдеQ– поток кол-ва теплоты. Направление выбирается с направлением потока. Выбираем направление . Рисунок аналогичный. Концентрация одинаковая .

Частицы, идущие справа налево имеют энергию. слева направо: .

Кол-во теплоты, прошедшей через площадкуQ=.

,   ,t=  ,gradT= -   ,

- коэф-т теплопроводности, который не зависит от давления. Для одноатомного ид.газа теплоемкость приV=const , .

3.Внутреннее трение, или вязкость газов- это св-во, благодаря которому выравниваются скорости движения различных слоев газа. Выравнивание скоростей соседних слоев газа происходит потому что из слоя газа с большей скоростью движения переносится импульс к слою движущемуся с меньшей скоростью.

Опыт с движущимися пластинами:

нижняя пластина неподвижна, верхняя движ-ся относительно ее со скоростью . Верхняя пластина в рез-те «прилипания» будет увлекать за собой газ.

Поток внутреннего трения   ,    -коэф-т динамич.вязкости.

С ростом Т, скорость теплового движ-ся возрастает, в рез-те этого число быстрых молекул возрастает, а они переносят импульс через S, вследствие этого импульс более быстрых слоев молекул будет ослабевать, а это значит, что вязкость будет возрастать.

4. Большой интерес представляет изучение св-в газов в условиях, когда между мол-ами нет столкновений. При достаточно малых давлениях длина свободного пробега может достигнуть величины, превышающей размеры сосуда, в котором содержится газ. Такое разрежение газа наз-ся вакуумом: чем меньше размеры сосуда, в котором нах-ся газ, тем при больших давлениях(р) в нем создаются условия вакуума. В вакууме нет градиента тем-р: со стенками взаимодействуют молекулы. Теплопередача, а не теплопроводность. Диффузия происходит очень быстро: нет столкновений-ничего не мешает. Внутреннее трение, так же отсутствует.




Возможно эти работы будут Вам интересны.

1. Явления процессы возникающие в газах при отклонении их от равновесия называются явлениями переноса.

2. ФИЗИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА. ЯВЛЕНИЯ ПЕРЕНОСОВ 5.1 О явлениях переносов. Диффузия и теплопроводность. Коэффициент диффузии. Коэффициент теплопроводности.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ГРАЖДАНСКИХ ЗДАНИЙ. Здания – это наземные сооружения, имеющие внутреннее пространство, предназначенное для проживания, труда, удовлетворения тех или иных нужд человека и общества.Сооружение - не имеет внутреннее пространство, не находится на

4. Электрическое поле в вакууме. Закон сохранения электрического заряда. Закон кулона. Характеристики электрического поля в вакууме. Теорема О-Г и её применение к реш задач по электростатике

5. . преобразование коэффициентов уравнения в случае параллельного переноса.

6. Для жидкостей механизм отличается тем что характер теплового движения молекул жидкости друг

7. Постоянное магнитное поле в вакууме. Закон Био-Саварра-Лапласа и теорема о циркуляции. Их применение для расчёта магнитных полей

8. Диффузия. Клиренс. Ультрафильтрация. Гемодиализ, гемодиализатор үшін мембраналар

9. Определение ускорения свободного падения при помощи универсального маятника

10. Средняя скорость — в кинематике, некоторая усреднённая характеристика скорости движущегося тела (или материальной точки